離子選擇性電極是以電位法測量溶液中某一特定離子濃度的指示電極,是一類具有薄膜的電極,它可利用該選擇性薄膜對特定離子產(chǎn)生選擇性響應(yīng),以測量或指示溶液中離子的濃度。測定pH值的玻璃電極是使用的一種離子選擇性電極。隨著科技的發(fā)展,不斷出現(xiàn)了多種電極。例如對H+離子以外的一價陽離子Na+、K+等有選擇性響應(yīng)的玻璃電極;以氟化鑭單晶為電極膜的氟離子選擇性電極;以鹵化銀或硫化銀等難溶鹽沉淀為電極的各種鹵素離子、硫離子電極等。

  各種離子選擇性電極的構(gòu)造雖然各有特點,但都具有一個薄膜,薄膜內(nèi)裝有一定濃度的被測離子溶液,其中插入一個參比電極。其基本形式如圖6.18所示。

離子選擇性電極

  離子選擇性電極的種類

  目前國內(nèi)商品電極已達30多種,其中比較成熟的電極有20多種,絕大部分用于水質(zhì)檢驗和環(huán)境監(jiān)測。如常用F-、Cl-、Br-、I-、CN-、BF-、Cu2+、Pb2+、Cd2+、Ca2+、Ag+等離子電極,以及CO2、NH3、SO2、H2S、NO2、HCN、HF等氣敏電極。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展還出現(xiàn)了智能化離子計,有的生產(chǎn)廠家還能生產(chǎn)出可隨身攜帶的袖珍式離子選擇電極儀。概括起來,離子選擇性電極有以下幾類:

  (1)、玻璃膜電極 這類電極應(yīng)用校正較早,有pH、K+、Na+、Ag+等離子玻璃電極。

  (2)、固體膜電極 這是除玻璃膜電極外應(yīng)用的一類電極。如氟化鑭、硫化銀等難溶鹽晶體薄膜。

  (3)、液體離子交換膜電極 電極薄膜是由被測離子鹽類、螯合物等溶在不與水混溶的有機溶劑中,這種有機溶劑再滲入惰性多孔物質(zhì)而制成。Ca2+電極是這類電極的代表。

  (4)、敏化電極 敏化電極包括氣敏電極和酶電極。氣敏電極是一種氣體傳感器,能用來測定溶液中氣體的含量。酶電極是將生物酶涂布在離子選擇電極的傳感膜上,在酶的作用下,待測物質(zhì)產(chǎn)生能在該離子電極上有響應(yīng)的離子。由于生物酶的作用具有很高的選擇性,所以酶電極的選擇性相當高。酶電極主要用于有機及生物物質(zhì)的分析。

  離子選擇性電極的性能

  理想的選擇性電極只對待測離子有響應(yīng)性,而事實上,電極不只對一種離子有響應(yīng),也就是說,與待測離子共存的某些離子也能影響電極的膜電位。用pH玻璃電極測定pH較高的溶液時,電極除了對H+有響應(yīng)外,對Na+等堿金屬離子也有響應(yīng),只不過H+和Na+的響應(yīng)程度有差別而已。在H+濃度較大時,Na+的影響顯示不出來,但在H+濃度很低時,Na+的影響就顯著了,因而,對H+的測定會產(chǎn)生干擾。

  電位選擇性系數(shù)、響應(yīng)時間是離子選擇性電極性能的重要技術(shù)指標,其他如檢出限、電極的電阻、電極的牢固性、電極的壽命以及測量的電位值是否存在漂移現(xiàn)象等,也常作為考慮電極性能的重要因素。